[實(shí)用新型]一種僅采用低壓MOS管實(shí)現(xiàn)的負(fù)電壓電荷泵電源電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020623737.6
• 申請日: 2010-11-25
• 公開（公告）號: CN201887656U
• 公開（公告）日: 2011-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鞠建宏;劉楠
• 申請（專利權(quán)）人: 帝奧微電子有限公司
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07
• 代理公司: 上海宏威知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31250
• 代理人: 金利琴

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種僅采用低壓MOS管實(shí)現(xiàn)的負(fù)電壓電荷泵電源電路。

背景技術(shù)

負(fù)電壓電荷泵電源在模擬芯片中有著廣泛的應(yīng)用，它可以使芯片輸出擺幅增大一倍，提高動(dòng)態(tài)范圍，也可以實(shí)現(xiàn)基于地電位的信號輸出等特殊功能，一般來說對負(fù)電壓電荷泵模塊的要求包括轉(zhuǎn)換效率高，版圖面積小等，一項(xiàng)美國專利(專利號6,803,807)提出了一種負(fù)電壓電荷泵電路，如圖1所示，信號S1控制開關(guān)管EP1和DP1，而信號S2控制開關(guān)管EN1和DP2。當(dāng)開關(guān)EP1，DP1導(dǎo)通時(shí)，C1被充電至Vin，而當(dāng)EN1，DP2開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，C1，C2電荷重分配，經(jīng)過若干周期后，輸出OUT將達(dá)到-Vin。這種結(jié)構(gòu)能夠?qū)⒄斎腚妷篤in轉(zhuǎn)換成其對應(yīng)的負(fù)輸出電壓OUT，但這種結(jié)構(gòu)也存在一些缺點(diǎn)，以Vin＝5V為例：

1.專利中DP1和DP2需要額外考慮可靠性問題。當(dāng)DP1或DP2關(guān)斷時(shí)，其柵極和襯底電壓為5V，其漏極電位約為-5V，因此需要使用耐壓能力更強(qiáng)的高壓PMOS來承受這柵-漏，襯底-漏的10V電壓差，高壓器件的使用一方面限制了工藝的選擇，另一方面，由于高壓器件柵氧單位電容和閾值電壓的影響，使得要達(dá)到相同電荷泵驅(qū)動(dòng)能力，DP1，DP2必須使用更大的版圖面積。

2.專利中DP1和DP2的襯底電位都連接到最正電位，Vin，這使得這兩個(gè)PMOS存在嚴(yán)重的襯底偏置效應(yīng)，降低其電流驅(qū)動(dòng)能力，因此要想保證相同的電荷泵性能，必須加大DP1，DP2的版圖面積。

3.專利中為了傳遞0V和-5V(B點(diǎn)電位)，DP1和DP2選擇了耗盡型的PMOS，雖然這可以有效的實(shí)現(xiàn)低電壓傳輸，但特殊器件的使用也限制了工藝的選擇。

實(shí)用新型內(nèi)容

由于現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本實(shí)用新型的目的是提出一種僅采用低壓MOS管實(shí)現(xiàn)的負(fù)電壓電荷泵電源電路，其可有效解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提出的一種僅采用低壓MOS管實(shí)現(xiàn)的負(fù)電壓電荷泵電源電路，包括一P型場效應(yīng)晶體管、四個(gè)N型場效應(yīng)晶體管和兩個(gè)電容，其中各晶體管的柵極連有一電平移位模塊；P型場效應(yīng)晶體管的源極與襯底相連后連接于電源輸入端，且其漏極與第一N型場效應(yīng)晶體管的漏極相連；第一N型場效應(yīng)晶體管的源極與其襯底相連后連接到地電位；第二、第三N型場效應(yīng)晶體管的漏極都連接到地電位，且其源極與其各自的襯底相連后連于第四N型場效應(yīng)晶體管的漏極；第四N型場效應(yīng)晶體管的源極與其襯底相連后連接到電壓輸出端；第一電容的兩端分別連接于P型場效應(yīng)晶體管的漏極和第二N型場效應(yīng)晶體管的源極；第二電容的兩端分別連接到第四N型場效應(yīng)晶體管的源極和地電位。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步特征，各晶體管為低壓管。

由于采用了以上技術(shù)方案，本實(shí)用新型僅采用普通的低壓晶體管器件就能實(shí)現(xiàn)負(fù)電壓電源，減小了電荷泵的版圖面積，并豐富了工藝的選擇，可有效解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。

附圖說明

圖1為美國專利6,803,807中提出的負(fù)電壓電荷泵電路示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的負(fù)電壓電荷泵電源電路示意圖；

圖3為本實(shí)用新型中隔離的N型場效應(yīng)晶體管(NM2A，NM2B，NM3)示意圖；

圖中：

N+：N型注入

P+：P型注入

NWELL：N型阱區(qū)

Psub：P型襯底

NBL：N型埋層區(qū)域

D，S，G，B：N型場效應(yīng)晶體管的漏端，源端，柵端和襯底端

VCC：電源電壓

圖4為本實(shí)用新型中Vc的產(chǎn)生電路示意圖；

圖5為本實(shí)用新型中電平移位電路示意圖。

具體實(shí)施方式

下面根據(jù)附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明：